Чтобы ответить на вопрос о внутренней энергии разреженного и сжатого газа при одинаковой температуре, давайте сначала разберемся, что такое внутренняя энергия и как она зависит от состояния газа.

Внутренняя энергия газа определяется как сумма кинетической энергии молекул газа и потенциальной энергии взаимодействия между ними. В идеальном газе, который мы рассматриваем, внутренняя энергия зависит только от температуры и количества молекул газа.

Теперь рассмотрим два сосуда:

• Сосуд с разреженным газом: В этом сосуде молекулы газа находятся на большем расстоянии друг от друга, и их концентрация ниже.
• Сосуд с сжатым газом: Здесь молекулы газа расположены ближе друг к другу, и их концентрация выше.

При одинаковой температуре внутренние энергии обоих газов можно сравнить:

1. Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна количеству молекул и температуре. Формула для внутренней энергии U идеального газа выглядит так: U = (3/2) * n * R * T, где n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
2. При одинаковой температуре (T) и одинаковом объеме сосудов, количество молей газа (n) будет различаться. В сосуде с сжатым газом, как правило, будет больше молей, чем в сосуде с разреженным газом.
3. Таким образом, если количество молей газа в сжатом сосуде больше, то и внутренняя энергия сжатого газа будет больше, поскольку U пропорциональна n.

Вывод: При одинаковой температуре сжатый газ имеет большую внутреннюю энергию, чем разреженный газ, потому что в сжатом газе большее количество молекул, что приводит к более высокой внутренней энергии, несмотря на одинаковую температуру.